JPH06112513A - 光電変換装置及びその作製方法 - Google Patents

光電変換装置及びその作製方法

Info

Publication number
JPH06112513A
JPH06112513A JP4257929A JP25792992A JPH06112513A JP H06112513 A JPH06112513 A JP H06112513A JP 4257929 A JP4257929 A JP 4257929A JP 25792992 A JP25792992 A JP 25792992A JP H06112513 A JPH06112513 A JP H06112513A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photodiode
shielding layer
light
photoelectric conversion
light shielding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4257929A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuhiro Oizumi
充弘 大泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd, Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd
Priority to JP4257929A priority Critical patent/JPH06112513A/ja
Publication of JPH06112513A publication Critical patent/JPH06112513A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【目的】 素子形状を変えることにより開口率を向上さ
せ、光電流を増加させることが可能な光電変換装置及び
その作製方法を提供する。 【構成】 フォトダイオード1と、このフォトダイオー
ド1に光を導くための採光窓4と、フォトダイオード1
に入射する光を遮る遮光層3とを備え、採光窓4を通じ
て外部から入射してくる光をフォトダイオード1に検出
することにより光電変換を行う光電変換装置において、
採光窓4に面した遮光層3の端面3aの少なくとも一部
が直線状のテーパー形状を有するように形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像情報の高速高感度
な読取りが可能で、高集積化が可能な光電変換装置及び
その作製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、画像情報処理技術の進展に伴い、
入力装置としての光電変換装置の重要性が高まってい
る。従来における光電変換装置としては、例えば、CC
Dセンサ、MOS型センサ等がある。これらセンサの素
子構造としては、フォトダイオードの上部にマイクロレ
ンズなどを配置した状態で、光電流を増加させ、これに
より高出力を得ようとしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のような
素子構造では、画素の高密度化を図ろうとして素子構造
の縮小化を行おうとすると、フォトダイオードの面積を
小さくし、これに伴ってマイクロレンズの開口率を減少
させなければならないため、十分な光電流を得ることが
できず、所望とする高出力を得ることができない。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、フォトダイオードと、このフォトダイオードに光を
導くための採光窓と、前記フォトダイオードに入射する
光を遮る遮光層とを備え、前記採光窓を通じて外部から
入射してくる光を前記フォトダイオードで検出すること
により光電変換を行う光電変換装置において、前記採光
窓に面した前記遮光層の端面の少なくとも一部が直線状
のテーパー形状を有するように形成した。
【0005】請求項2記載の発明では、フォトダイオー
ドと、このフォトダイオードに光を導くための採光窓
と、前記フォトダイオードに入射する光を遮る遮光層と
を備え、前記採光窓を通じて外部から入射してくる光を
前記フォトダイオードで検出することにより光電変換を
行う光電変換装置において、前記採光窓に面した前記遮
光層の端面の少なくとも一部が曲線状のテーパー形状を
有するように形成した。
【0006】請求項3記載の発明では、フォトダイオー
ドと、このフォトダイオードに光を導くための採光窓
と、前記フォトダイオードに入射する光を遮る遮光層と
を備え、前記採光窓を通じて外部から入射してくる光を
前記フォトダイオードで検出することにより光電変換を
行う光電変換装置において、前記採光窓に面した前記遮
光層の端面の少なくとも一部が、直線状のテーパー形状
及び曲線状のテーパー形状の両方の形状を有するように
形成した。
【0007】請求項4記載の発明では、フォトダイオー
ドと、このフォトダイオードに光を導くための採光窓
と、前記フォトダイオードに入射する光を遮る遮光層と
を備え、前記採光窓を通じて外部から入射してくる光を
前記フォトダイオードで検出することにより光電変換を
行う光電変換装置において、前記採光窓に面した前記遮
光層の端面のすべての領域が直線状のテーパー形状でか
つ一定のテーパー角を有するように形成し、前記遮光層
の厚さをx0 、層間絶縁膜の厚さをy、前記採光窓の幅
をa、前記フォトダイオードと遮光層とのオーバーラッ
プ長をb、パッシベーション膜の屈折率をn1 、前記層
間絶縁膜の屈折率をn2 、前記遮光層のテーパー部と前
記層間絶縁膜との境界面でのなす角をθとする時、 a≧x0(tan(180°−2θ)−cotθ) …(1) b≧y・tan〔sin~1{(n1・sin(180°−2・θ))/n2}〕 …(2) n1・sin(180°−2・θ)<n2 …(3) の(1)〜(3)式を同時に満たすように設定した。
【0008】請求項5記載の発明では、フォトダイオー
ドと、このフォトダイオードに光を導くための採光窓
と、前記フォトダイオードに入射する光を遮る遮光層と
を備え、前記採光窓を通じて外部から入射してくる光を
前記フォトダイオードで検出することにより光電変換を
行う光電変換装置において、前記採光窓に面した前記遮
光層の端面の上部領域が直線状のテーパー形状でかつ一
定のテーパー角を有するように形成し、前記遮光層が直
線状のテーパー形状を有する部分の厚さをx1 、層間絶
縁膜の厚さをy、前記採光窓の幅をa、前記フォトダイ
オードと遮光層とのオーバーラップ長をb、パッシベー
ション膜の屈折率をn1 、前記層間絶縁膜の屈折率をn
2 、前記遮光層のテーパー部と前記層間絶縁膜との境界
面でのなす角をθとする時、 a≧x1(tan(180°−2θ)−cotθ) …(4) b≧y・tan〔sin~1{(n1・sin(180°−2・θ))/n2}〕 …(5) n1・sin(180°−2・θ)<n2 …(6) の(4)〜(6)式を同時に満たすように設定した。
【0009】請求項6記載の発明では、フォトダイオー
ドと、このフォトダイオードに光を導くための採光窓
と、前記フォトダイオードに入射する光を遮る遮光層と
を備え、前記採光窓を通じて外部から入射してくる光を
前記フォトダイオードで検出することにより光電変換を
行う光電変換装置において、前記採光窓に面した前記遮
光層の端面の下部領域が直線状のテーパー形状でかつ一
定のテーパー角を有するように形成し、前記遮光層が直
線状のテーパー形状を有する部分の厚さをx2 、層間絶
縁膜の厚さをy、前記採光窓の幅をa、前記フォトダイ
オードと遮光層とのオーバーラップ長をb、パッシベー
ション膜の屈折率をn1 、前記層間絶縁膜の屈折率をn
2 、前記遮光層のテーパー部と前記層間絶縁膜との境界
面でのなす角をθとする時、 a≧x2(tan(180°−2θ)−cotθ) …(7) b≧y・tan〔sin~1{(n1・sin(180°−2・θ))/n2}〕 …(8) n1・sin(180°−2・θ)<n2 …(9) の(7)〜(9)式を同時に満たすように設定した。
【0010】請求項7記載の発明では、フォトダイオー
ドと、このフォトダイオードに光を導くための採光窓
と、前記フォトダイオードに入射する光を遮る遮光層と
を備え、前記採光窓を通じて外部から入射してくる光を
前記フォトダイオードで検出することにより光電変換を
行う光電変換装置において、前記採光窓に面した前記遮
光層の端面がm(1,2,3…)個の直線状のテーパー
形状を有するように形成し、前記遮光層のテーパー部と
前記層間絶縁膜との境界面でのなす角をそれぞれθm、
前記各テーパー部の上端の遮光層から層間絶縁膜界面ま
での高さをそれぞれZm、層間絶縁膜の厚さをy、前記
採光窓の幅をa、前記フォトダイオードと遮光層とのオ
ーバーラップ長をb、パッシベーション膜の屈折率をn
1 、前記層間絶縁膜の屈折率をn2 とすると、 a≧Zm(tan(180°−2θm)−cotθm) …(10) b≧y・tan〔sin~1{(n1・sin(180°−2・θm))/n2}〕 …(11) n1・sin(180°−2・θm)<n2 …(12) の(10)〜(12)式を同時に満たすように設定し
た。
【0011】請求項8記載の発明では、LSI工程を用
いてフォトダイオードを形成し、このフォトダイオード
間で層間絶縁膜の成膜及びメタル配線の工程を繰り返し
て行い、前記層間絶縁膜の上部に遮光層を成膜し、この
遮光層の上部に垂直形状若しくはテーパー形状に形成さ
れたレジストパターンをマスクし、このレジストパター
ンをかぶせた状態でエッチングを行い前記遮光層の端面
に垂直形状若しくはテーパー形状の採光窓を形成し、こ
の採光窓の形成された前記遮光層の上部にパッシベーシ
ョン膜を成膜した。
【0012】
【作用】本発明においては、直線状や曲線状のテーパー
形状をもつ採光窓を遮光層に形成したので、フォトダイ
オードの面積を広くしなくても1画素当りの開口率を大
きくとることが可能となる。
【0013】
【実施例】請求項8記載の発明の一実施例である光電変
換装置の作製方法を図1に基づいて説明する。まず、通
常のLSI工程を用いてフォトダイオード1を形成した
後、LPCVD法などによる層間絶縁膜2の成膜と、ス
パッタ法などによるメタル配線の工程とを繰り返して行
う。次に、純Al(アルミニウム)、或いは、Al−1
%Si、或いは、Al−0.5%Cu等の材料を用い
て、スパッタ法等により、遮光層3を0.2μm〜10
μm(好ましくは、1μm〜5μm)成膜する。次に、
単層レジスト法、或いは、多層レジスト法を用いて、図
示しないレジストパターンを垂直形状或いはテーパー形
状に形成する。次に、このようなレジストパターンをマ
スクとして遮光層3上に配置させ、RIE(リアクティ
ブイオンエッチング)によるドライエッチング法、或い
は、燐酸−硝酸系によるウェットエッチング法、或い
は、両方のエッチング法を交互に用いて遮光性材料をパ
ターンニングする。
【0014】この場合、ドライエッチングのガスとして
は、CCl4 ガス及びBCl3 ガスを用い、5〜20s
ccmの範囲でガス量を調整し、必要に応じてH2 ガス
や、Arガス等のキャリアガスを混入させる。この時の
反応室内の圧力は、0.01〜0.3Torrの範囲
で、投入電力は200〜600Wの範囲でエッチング条
件を変化させ、遮光層3の端面におけるテーパー形状を
制御して、所望とする採光窓4を作成する。次に、この
ようなエッチング工程を行った後に、採光窓4をもつ遮
光層3の上部に、パッシベーション膜5としてシリコン
窒化膜等をプラズマCVD法を用いて0.5μm〜2.
0μmだけ成膜する。このような一連の工程により光電
変換装置を作製することができる。
【0015】上述したように、遮光層3の端面にテーパ
ー形状をもたせ採光窓4を形成したことにより、採光窓
4に直接入射する光線の他に、テーパー部に入射して反
射する光線もその採光窓4を通してフォトダイオード1
に入射させ光電変換させることができるため、採光窓4
のサイズを大きくしなくても、フォトダイオード1で得
られる光電流を大きくとることができ、これにより高出
力を得ることが可能となる。従って、このようなことか
ら、従来のようにフォトダイオード1の面積を広くとら
なくても1画素当りの開口率を大きくすることが可能な
ため画素の高密度化を図り、高集積化した光電変換装置
を得ることができる。
【0016】次に、請求項1〜3記載の発明の一実施例
を図2〜図4に基づいて説明する。図2は、本装置の光
電変換部(請求項1記載の発明に対応する)の様子を示
すものである。この光電変換部においては、採光窓4に
面した遮光層3の端面3aの少なくとも一部が、直線状
のテーパー形状を有するように形成したものである。こ
れにより、入射した光6の一部がテーパー部3a(端面
3aの領域と同じ)で反射して採光窓4に入射するた
め、採光窓4の幅を従来と同じく一定としても、採光窓
4より入射する光量を従来よりも多くとることができ
る。
【0017】具体例として、採光窓4のサイズを5μm
×5μm、遮光層3の厚さを1.0μm、テーパー角θ
を85°、80°、75°、65°、60°とした時の
光量の値を第1表に示す。なお、従来の素子構造(θ=
90°)での値を1とする。この第1表から、テーパー
角が大きくなると、光量を増大させることができること
がわかる。
【0018】
【表1】
【0019】上述したように、遮光層3の端部に直線状
のテーパー形状をもたせたことにより、入射した光6の
一部がテーパー部3aで反射して採光窓4に入射するた
め、その採光窓4の幅aを従来と同じく一定としても、
採光窓4より入射する光量を多くすることができる。
【0020】また、図3は、請求項2記載の発明に係る
光電変換部の様子を示すものであり、採光窓4に面した
遮光層3の端面3aは、曲線状のテーパー形状をなして
いる。さらに、図4は、請求項3記載の発明に係る光電
変換部の様子を示すものであり、遮光層3の端面3a
は、直線状のテーパー形状3a0 と曲線状のテーパー形
状3a1 との両方を有するような形状に形成されてい
る。従って、このように遮光層3のテーパー部3aを曲
線状の形状、又は、直線状と曲線状とを組み合わせた形
状とすることにより、前述した直線状の形状の場合とほ
ぼ同様な効果を得ることができる。
【0021】次に、請求項4記載の発明の一実施例を図
5〜図10に基づいて説明する。本実施例では、採光窓
4に面した遮光層3の端面3aのすべての領域を直線状
のテーパー形状で、かつ、一定のテーパー角を有するよ
うに形成し、遮光層3の厚さをx0 、層間絶縁膜2の厚
さをy、採光窓4の幅をa、フォトダイオード1と遮光
層3とのオーバーラップ長をb、パッシベーション膜5
の屈折率をn1 、層間絶縁膜2の屈折率をn2 、遮光層
3のテーパー部3aと層間絶縁膜2との境界面でのなす
角をθとする時、 a≧x0(tan(180°−2θ)−cotθ) …(1) b≧y・tan〔sin~1{(n1・sin(180°−2・θ))/n2}〕 …(2) n1・sin(180°−2・θ)<n2 …(3) の(1)〜(3)式を同時に満たすように設定したもの
である。以下、このような条件に設定した理由について
述べる。
【0022】図5において、まず、遮光層3のテーパー
部3aに入射する光6がそのテーパー部3aで反射され
た後で採光窓4に入射する条件を求める。今、左側のテ
ーパー部3aの上端(点A)に入射する光6を考える
と、テーパー部3aの法線方向に対して入射角θで入射
し、反射角θで反射する。この光6が反対の右側のテー
パー部3aに入射することなく、採光窓4に入射するた
めには、幾何学的な構造よりテーパー部3aの幅をcと
すると、c=x0・cotθをx0・tan(180°−2・
θ)≦a+cの式に代入することにより、(1)式を求
めることができる。次に、採光窓4の端部(点B)に入
射角(180°−2・θ)で入射した光6が、フォトダ
イオード1に入射する条件を求める。まず、パッシベー
ション膜5と層間絶縁膜2との界面で全反射しないため
の条件として、(3)式の条件が必要であり、屈折角を
ψとすると、b≧y・tanψ の条件を満たせばよいた
め、これにより(2)式を求めることができる。
【0023】そこで、次に、具体的な数値例を挙げて説
明する。図5において、x0 =1.0μm、y=0.5
μm、a=5.0μm、b=1.0μm、n1 =2.
0、n2 =1.5として、θの値を変化させた時のフォ
トダイオード1で得られる光電流値を、従来の素子構造
(θ=90°)での値を1とした時の様子を図6に示
す。これにより、テーパー角θを90°より小さくして
いくと、左右両側のテーパー部3aに入射する光6をフ
ォトダイオード1に導いて光電変換させることができる
ため、光電流値が増加し、約70°のところで最大とな
る。θ<65°のところでは、パッシベーション膜5と
層間絶縁膜2との界面で全反射してしまうため、値は
1.0に減少してしまう。
【0024】また、他の数値例として、図5において、
0 =2.0μm、y=0.5μm、a=2.5μm、
1=n2=1.5、θ=60°として、bの値を変化さ
せた時のフォトダイオード1で得られる光電流値を、従
来の素子構造(θ=90°)での値を1とした時の様子
を図7に示す。これにより、オーバーラップ長を0.8
μm以上とすることにより、テーパー部3aで反射した
光6を全てフォトダイオード1で検出することができ
る。
【0025】次に、他の具体的な構成例について述べ
る。まず、図8は、マイクロレンズなどの縮小光学系を
用いた場合の例を示すものである。図8(b)に示すよ
うに、マイクロレンズ7の各レンズ7aに入射できない
光8が存在し、これらの光8は遮光板9により反射され
るため開口率を100%にすることができないが、図8
(a)に示すように、マイクロレンズ7の下方にテーパ
ー部3aをもつ遮光層3を設けることにより、入射でき
なかった光8がテーパー部3aで反射されて入射できる
ようになり、これにより開口率を100%にすることが
できる。
【0026】また、図9は、平面状に敷き詰めたエリア
センサの構成例を示すものである。この場合、各パラメ
ータは、x0 =4.3μm、y=0.28μm、a=
5.0μm、b=0.5μm、n1 =n2 =1.5、θ
=60°の条件に設定されている。図9はエリアセンサ
の平面図、図10は図9のa−a断面図を示すものであ
る。この場合、各パラメータが(1)〜(3)式に示す
条件を満たしているため、テーパ部3aに入射した光8
は、すべてフォトダイオード1に入射することができ、
しかも、このエリアセンサに入射する光6,8は必ずテ
ーパー部3aか或いは直接採光窓4に入射するため、開
口率を100%とすることができる。
【0027】次に、請求項5記載の発明を図11及び図
12に基づいて説明する。本実施例では、採光窓4に面
した遮光層3の端面3aの上部領域を直線状のテーパー
形状で、かつ、一定のテーパー角を有するように形成
し、遮光層3が直線状のテーパー形状を有する部分の厚
さをx1 、層間絶縁膜2の厚さをy、採光窓4の幅を
a、フォトダイオード1と遮光層3とのオーバーラップ
長をb、パッシベーション膜5の屈折率をn1 、層間絶
縁膜2の屈折率をn2 、遮光層3のテーパー部3aと層
間絶縁膜2との境界面でのなす角をθとする時、 a≧x1(tan(180°−2θ)−cotθ) …(4) b≧y・tan〔sin~1{(n1・sin(180°−2・θ))/n2}〕 …(5) n1・sin(180°−2・θ)<n2 …(6) の(4)〜(6)式を同時に満たすように設定したもの
である。以下、このような条件に設定した理由について
述べる。
【0028】遮光層3の上部領域は、厚さx1 の直線状
のテーパー部9を有している。左側のテーパー部9の上
端(点C)に入射した光10が反対の右側のテーパー部
9の下部に設けられた垂直な断面部11の上端(点D)
より下部に入射する時、テーパー部9に入射した光はす
べて採光窓4に入射できるため、上述した(4)〜
(6)式を同時に満たせば、採光窓4のサイズを大きく
しなくても、フォトダイオード1で得られる光電流を増
大させることが可能となる。
【0029】具体的な数値例として、図11において、
y=0.5μm、a=5.0μm、b=0.5μm、n
1=n2=1.5、θ=70°とし、また、垂直な断面形
状を有する断面部11の高さを0.5μmとした時、x
1 の値を変化させた時のフォトダイオード1で得られる
光電流値(x1 =0での値を1とする)の変化の様子を
図12に示す。従って、このようなことから、遮光層3
の上部領域の厚さx1の値を大きくすることにより、光
電流を大きくとることができる。
【0030】次に、請求項6記載の発明の一実施例を図
13及び図14に基づいて説明する。本実施例では、採
光窓4に面した遮光層3の端面の下部領域が直線状のテ
ーパー形状で、かつ、一定のテーパー角を有するように
形成し、遮光層3が直線状のテーパー形状を有する部分
の厚さをx2 、層間絶縁膜2の厚さをy、採光窓4の幅
をa、フォトダイオード1と遮光層3とのオーバーラッ
プ長をb、パッシベーション膜の屈折率をn1 、層間絶
縁膜2の屈折率をn2 、遮光層3のテーパー部3aと層
間絶縁膜2との境界面でのなす角をθとする時、 a≧x2(tan(180°−2θ)−cotθ) …(7) b≧y・tan〔sin~1{(n1・sin(180°−2・θ))/n2}〕 …(8) n1・sin(180°−2・θ)<n2 …(9) の(7)〜(9)式を同時に満たすように設定したもの
である。以下、このような条件に設定した理由について
述べる。
【0031】遮光層3の端面3aに設けられた垂直な断
面形状を有する垂直断面部12は、垂直に入射する光1
3の反射に寄与せず、下部領域に設けられた直線状の形
状を有するテーパー部14の厚さx2 が請求項4記載の
発明のx0 と等価であると考えられるため、(7)〜
(9)式を満たす構造であれば、従来のように採光窓4
を大きくしなくても光電流を増大させることができるこ
とになる。
【0032】また、図14に示すように、上部にマイク
ロレンズ15などの縮小光学系を設けた場合には、その
マイクロレンズ15で屈折して入射する光16が遮光層
3の上部に設けた垂直断面部12に入射することによ
り、その下方のテーパー部14或いは直接採光窓4に入
射させることができるため、光電流の増加を図ることが
できる。
【0033】次に、請求項7記載の発明の一実施例を図
15に基づいて説明する。本実施例では、採光窓4に面
した遮光層3の端面3aがm(1,2,3…)個の直線
状のテーパー形状を有するように形成し、遮光層3のテ
ーパー部3aと層間絶縁膜2との境界面でのなす角をそ
れぞれθm、各テーパー部3aの上端の遮光層3から層
間絶縁膜2の界面までの高さをそれぞれZm、層間絶縁
膜2の厚さをy、採光窓4の幅をa、フォトダイオード
1と遮光層3とのオーバーラップ長をb、パッシベーシ
ョン膜5の屈折率をn1 、層間絶縁膜2の屈折率をn2
とすると、 a≧Zm(tan(180°−2θm)−cotθm) …(10) b≧y・tan〔sin~1{(n1・sin(180°−2・θm))/n2}〕 …(11) n1・sin(180°−2・θm)<n2 …(12) の(10)〜(12)式を同時に満たすように設定した
ものである。以下、このような条件に設定した理由につ
いて述べる。
【0034】遮光層3の端面3aがm個のテーパー部で
形成されている場合、それらm個のテーパー部をそれぞ
れ、テーパー部171,テーパー部172,…,テーパー
部17m とし、テーパー角をそれぞれθ1,θ2,…,θ
m(θ1<θ2<…<θm)とすると、(10)〜(12)
において、m=1として条件式が成立すればテーパー部
171 に入射する光181 は、すべてフォトダイオード
1に入射させることができる。また、m=2として条件
式が成立すればテーパー部172 に入射する光182
は、すべてフォトダイオード1に入射させることができ
る。以下、同様にして、条件mを満たせば、テーパー部
17m に入射する光18m2は、すべてフォトダイオード
1に入射させることができる。この場合、θ1 <θ2
…<θm であれば、テーパー部で反射した光は、他のテ
ーパー部でさえぎられることなく、採光窓4に入射でき
るため、フォトダイオード1で得られる光電流を増大さ
せることができる。また、必ずしもθ1 <θ2 <…<θ
m でない場合や、条件m=1,2,…,mを全て満たさ
なくても、テーパー部で反射する光171〜17mを有効
にフォトダイオード1に導けるため、光電流を増加させ
ることができる。
【0035】具体例として、m=2の時、z1 =1.0
μm、z2 =0.5μm、θ1 =70°、θ2 =80
°、a=5.0μm、b=0.5μm、y=0.5μ
m、n1=n2 =1.5の場合に得られる光電流値を、
従来の素子構造(θ=90°)の場合と比較すると、約
1.25倍の光電流を得ることができる。
【0036】
【発明の効果】請求項1記載の発明は、フォトダイオー
ドと、このフォトダイオードに光を導くための採光窓
と、前記フォトダイオードに入射する光を遮る遮光層と
を備え、前記採光窓を通じて外部から入射してくる光を
前記フォトダイオードに検出することにより光電変換を
行う光電変換装置において、前記採光窓に面した前記遮
光層の端面の少なくとも一部が、直線状のテーパー形状
を有するように形成したので、1画素当りの開口率を大
きくとった光電変換部を得ることができ、これにより、
光電流を増加させ、高出力を得ることができるものであ
る。
【0037】請求項2記載の発明は、フォトダイオード
と、このフォトダイオードに光を導くための採光窓と、
前記フォトダイオードに入射する光を遮る遮光層とを備
え、前記採光窓を通じて外部から入射してくる光を前記
フォトダイオードに検出することにより光電変換を行う
光電変換装置において、前記採光窓に面した前記遮光層
の端面の少なくとも一部が、曲線状のテーパー形状を有
するように形成したので、フォトダイオードの面積を広
くしなくても1画素当りの開口率を大きくとることが可
能となり、これにより、光電流を増加させ、高出力を得
ることができるものである。
【0038】請求項3記載の発明は、フォトダイオード
と、このフォトダイオードに光を導くための採光窓と、
前記フォトダイオードに入射する光を遮る遮光層とを備
え、前記採光窓を通じて外部から入射してくる光を前記
フォトダイオードに検出することにより光電変換を行う
光電変換装置において、前記採光窓に面した前記遮光層
の端面の少なくとも一部が、直線状のテーパー形状及び
曲線状のテーパー形状の両方の形状を有するように形成
したので、フォトダイオードの面積を広くしなくても1
画素当りの開口率を大きくとることが可能となり、これ
により、光電流を増加させ、高出力を得ることができる
ものである。
【0039】請求項4記載の発明は、フォトダイオード
と、このフォトダイオードに光を導くための採光窓と、
前記フォトダイオードに入射する光を遮る遮光層とを備
え、前記採光窓を通じて外部から入射してくる光を前記
フォトダイオードに検出することにより光電変換を行う
光電変換装置において、前記採光窓に面した前記遮光層
の端面のすべての領域が直線状のテーパー形状でかつ一
定のテーパー角を有するように形成し、前記遮光層の厚
さをx0 、層間絶縁膜の厚さをy、前記採光窓の幅を
a、前記フォトダイオードと遮光層とのオーバーラップ
長をb、パッシベーション膜の屈折率をn1 、前記層間
絶縁膜の屈折率をn2 、前記遮光層のテーパー部と前記
層間絶縁膜との境界面でのなす角をθとする時、 a≧x0(tan(180°−2θ)−cotθ) …(1) b≧y・tan〔sin~1{(n1・sin(180°−2・θ))/n2}〕 …(2) n1・sin(180°−2・θ)<n2 …(3) の(1)〜(3)式を同時に満たすように設定したの
で、フォトダイオードの面積を広くしなくても1画素当
りの開口率を大きくとることが可能となり、これによ
り、光電流を増加させ、高出力を得ることができるもの
である。
【0040】請求項5記載の発明は、フォトダイオード
と、このフォトダイオードに光を導くための採光窓と、
前記フォトダイオードに入射する光を遮る遮光層とを備
え、前記採光窓を通じて外部から入射してくる光を前記
フォトダイオードに検出することにより光電変換を行う
光電変換装置において、前記採光窓に面した前記遮光層
の端面の上部領域が直線状のテーパー形状でかつ一定の
テーパー角を有するように形成し、前記遮光層が直線状
のテーパー形状を有する部分の厚さをx1 、層間絶縁膜
の厚さをy、前記採光窓の幅をa、前記フォトダイオー
ドと遮光層とのオーバーラップ長をb、パッシベーショ
ン膜の屈折率をn1 、前記層間絶縁膜の屈折率をn2
前記遮光層のテーパー部と前記層間絶縁膜との境界面で
のなす角をθとする時、 a≧x1(tan(180°−2θ)−cotθ) …(4) b≧y・tan〔sin~1{(n1・sin(180°−2・θ))/n2}〕 …(5) n1・sin(180°−2・θ)<n2 …(6) の(4)〜(6)式を同時に満たすように設定したの
で、フォトダイオードの面積を広くしなくても1画素当
りの開口率を大きくとることが可能となり、これによ
り、光電流を増加させ、高出力を得ることができるもの
である。
【0041】請求項6記載の発明は、フォトダイオード
と、このフォトダイオードに光を導くための採光窓と、
前記フォトダイオードに入射する光を遮る遮光層とを備
え、前記採光窓を通じて外部から入射してくる光を前記
フォトダイオードに検出することにより光電変換を行う
光電変換装置において、前記採光窓に面した前記遮光層
の端面の下部領域が直線状のテーパー形状でかつ一定の
テーパー角を有するように形成し、前記遮光層が直線状
のテーパー形状を有する部分の厚さをx2 、層間絶縁膜
の厚さをy、前記採光窓の幅をa、前記フォトダイオー
ドと遮光層とのオーバーラップ長をb、パッシベーショ
ン膜の屈折率をn1 、前記層間絶縁膜の屈折率をn2
前記遮光層のテーパー部と前記層間絶縁膜との境界面で
のなす角をθとする時、 a≧x2(tan(180°−2θ)−cotθ) …(7) b≧y・tan〔sin~1{(n1・sin(180°−2・θ))/n2}〕 …(8) n1・sin(180°−2・θ)<n2 …(9) の(7)〜(9)式を同時に満たすように設定したの
で、フォトダイオードの面積を広くしなくても1画素当
りの開口率を大きくとることが可能となり、これによ
り、光電流を増加させ、高出力を得ることができるもの
である。
【0042】請求項7記載の発明は、フォトダイオード
と、このフォトダイオードに光を導くための採光窓と、
前記フォトダイオードに入射する光を遮る遮光層とを備
え、前記採光窓を通じて外部から入射してくる光を前記
フォトダイオードに検出することにより光電変換を行う
光電変換装置において、前記採光窓に面した前記遮光層
の端面がm(1,2,3…)個の直線状のテーパー形状
を有するように形成し、前記遮光層のテーパー部と前記
層間絶縁膜との境界面でのなす角をそれぞれθm、前記
各テーパー部の上端の遮光層から層間絶縁膜界面までの
高さをそれぞれZm、層間絶縁膜の厚さをy、前記採光
窓の幅をa、前記フォトダイオードと遮光層とのオーバ
ーラップ長をb、パッシベーション膜の屈折率をn1
前記層間絶縁膜の屈折率をn2 とすると、 a≧Zm(tan(180°−2θm)−cotθm) …(10) b≧y・tan〔sin~1{(n1・sin(180°−2・θm))/n2}〕 …(11) n1・sin(180°−2・θm)<n2 …(12) の(10)〜(12)式を同時に満たすように設定した
ので、フォトダイオードの面積を広くしなくても1画素
当りの開口率を大きくとることが可能となり、これによ
り、光電流を増加させ、高出力を得ることができるもの
である。
【0043】請求項8記載の発明は、LSI工程を用い
てフォトダイオードを形成し、このフォトダイオード間
で層間絶縁膜の成膜及びメタル配線の工程を繰り返して
行い、前記層間絶縁膜の上部に遮光層を成膜し、この遮
光層の上部に垂直形状若しくはテーパー形状に形成され
たレジストパターンをマスクし、このレジストパターン
をかぶせた状態でエッチングを行い前記遮光層の端面に
垂直形状若しくはテーパー形状の採光窓を形成し、この
採光窓の形成された前記遮光層の上部にパッシベーショ
ン膜を成膜したので、フォトダイオードの面積を広くし
なくても1画素当りの開口率を大きくとることが可能と
なり、これにより、光電流を増加させ、高出力を得るこ
とができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項8記載の発明の一実施例である光電変換
部の様子を示す断面図である。
【図2】請求項1記載の発明の一実施例である光電変換
部の様子を示す断面図である。
【図3】請求項2記載の発明の一実施例である光電変換
部の様子を示す断面図である。
【図4】請求項3記載の発明の一実施例である光電変換
部の様子を示す断面図である。
【図5】請求項4記載の発明の一実施例である光電変換
部の様子を示す断面図である。
【図6】テーパー角に対する光電流値の変化の様子を示
す特性図である。
【図7】オーバーラップ長に対する光電流値の変化の様
子を示す特性図である。
【図8】マイクロレンズを用いた本発明の光学系と従来
の光学系とを比較して示す側面図である。
【図9】エリアセンサの構成を示す平面図である。
【図10】図9のa−a断面図である。
【図11】請求項5記載の発明の一実施例である光電変
換部の様子を示す断面図である。
【図12】遮光層の厚さに対する光電流値の変化の様子
を示す特性図である。
【図13】請求項6記載の発明の一実施例である光電変
換部の様子を示す断面図である。
【図14】図13の構成をマイクロレンズを含む光学系
に応用した場合の様子を示す断面図である。
【図15】請求項7記載の発明の一実施例である光電変
換部の様子を示す断面図である。
【符号の説明】
1 フォトダイオード 2 層間絶縁膜 3 遮光層 3a 端面 4 採光窓 5 パッシベーション膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 31/10 8422−4M H01L 31/10 A

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フォトダイオードと、このフォトダイオ
    ードに光を導くための採光窓と、前記フォトダイオード
    に入射する光を遮る遮光層とを備え、前記採光窓を通じ
    て外部から入射してくる光を前記フォトダイオードで検
    出することにより光電変換を行う光電変換装置におい
    て、前記採光窓に面した前記遮光層の端面の少なくとも
    一部が、直線状のテーパー形状を有するように形成した
    ことを特徴とする光電変換装置。
  2. 【請求項2】 フォトダイオードと、このフォトダイオ
    ードに光を導くための採光窓と、前記フォトダイオード
    に入射する光を遮る遮光層とを備え、前記採光窓を通じ
    て外部から入射してくる光を前記フォトダイオードで検
    出することにより光電変換を行う光電変換装置におい
    て、前記採光窓に面した前記遮光層の端面の少なくとも
    一部が、曲線状のテーパー形状を有するように形成した
    ことを特徴とする光電変換装置。
  3. 【請求項3】 フォトダイオードと、このフォトダイオ
    ードに光を導くための採光窓と、前記フォトダイオード
    に入射する光を遮る遮光層とを備え、前記採光窓を通じ
    て外部から入射してくる光を前記フォトダイオードで検
    出することにより光電変換を行う光電変換装置におい
    て、前記採光窓に面した前記遮光層の端面の少なくとも
    一部が、直線状のテーパー形状及び曲線状のテーパー形
    状の両方の形状を有するように形成したことを特徴とす
    る光電変換装置。
  4. 【請求項4】 フォトダイオードと、このフォトダイオ
    ードに光を導くための採光窓と、前記フォトダイオード
    に入射する光を遮る遮光層とを備え、前記採光窓を通じ
    て外部から入射してくる光を前記フォトダイオードで検
    出することにより光電変換を行う光電変換装置におい
    て、前記採光窓に面した前記遮光層の端面のすべての領
    域が直線状のテーパー形状でかつ一定のテーパー角を有
    するように形成し、前記遮光層の厚さをx0 、層間絶縁
    膜の厚さをy、前記採光窓の幅をa、前記フォトダイオ
    ードと遮光層とのオーバーラップ長をb、パッシベーシ
    ョン膜の屈折率をn1 、前記層間絶縁膜の屈折率をn
    2 、前記遮光層のテーパー部と前記層間絶縁膜との境界
    面でのなす角をθとする時、 a≧x0(tan(180°−2θ)−cotθ) …(1) b≧y・tan〔sin~1{(n1・sin(180°−2・θ))/n2}〕 …(2) n1・sin(180°−2・θ)<n2 …(3) の(1)〜(3)式を同時に満たすように設定したこと
    を特徴とする光電変換装置。
  5. 【請求項5】 フォトダイオードと、このフォトダイオ
    ードに光を導くための採光窓と、前記フォトダイオード
    に入射する光を遮る遮光層とを備え、前記採光窓を通じ
    て外部から入射してくる光を前記フォトダイオードで検
    出することにより光電変換を行う光電変換装置におい
    て、前記採光窓に面した前記遮光層の端面の上部領域が
    直線状のテーパー形状でかつ一定のテーパー角を有する
    ように形成し、前記遮光層が直線状のテーパー形状を有
    する部分の厚さをx1 、層間絶縁膜の厚さをy、前記採
    光窓の幅をa、前記フォトダイオードと遮光層とのオー
    バーラップ長をb、パッシベーション膜の屈折率をn
    1 、前記層間絶縁膜の屈折率をn2 、前記遮光層のテー
    パー部と前記層間絶縁膜との境界面でのなす角をθとす
    る時、 a≧x1(tan(180°−2θ)−cotθ) …(4) b≧y・tan〔sin~1{(n1・sin(180°−2・θ))/n2}〕 …(5) n1・sin(180°−2・θ)<n2 …(6) の(4)〜(6)式を同時に満たすように設定したこと
    を特徴とする光電変換装置。
  6. 【請求項6】 フォトダイオードと、このフォトダイオ
    ードに光を導くための採光窓と、前記フォトダイオード
    に入射する光を遮る遮光層とを備え、前記採光窓を通じ
    て外部から入射してくる光を前記フォトダイオードで検
    出することにより光電変換を行う光電変換装置におい
    て、前記採光窓に面した前記遮光層の端面の下部領域が
    直線状のテーパー形状でかつ一定のテーパー角を有する
    ように形成し、前記遮光層が直線状のテーパー形状を有
    する部分の厚さをx2 、層間絶縁膜の厚さをy、前記採
    光窓の幅をa、前記フォトダイオードと遮光層とのオー
    バーラップ長をb、パッシベーション膜の屈折率をn
    1 、前記層間絶縁膜の屈折率をn2 、前記遮光層のテー
    パー部と前記層間絶縁膜との境界面でのなす角をθとす
    る時、 a≧x2(tan(180°−2θ)−cotθ) …(7) b≧y・tan〔sin~1{(n1・sin(180°−2・θ))/n2}〕 …(8) n1・sin(180°−2・θ)<n2 …(9) の(7)〜(9)式を同時に満たすように設定したこと
    を特徴とする光電変換装置。
  7. 【請求項7】 フォトダイオードと、このフォトダイオ
    ードに光を導くための採光窓と、前記フォトダイオード
    に入射する光を遮る遮光層とを備え、前記採光窓を通じ
    て外部から入射してくる光を前記フォトダイオードで検
    出することにより光電変換を行う光電変換装置におい
    て、前記採光窓に面した前記遮光層の端面がm(1,
    2,3…)個の直線状のテーパー形状を有するように形
    成し、前記遮光層のテーパー部と前記層間絶縁膜との境
    界面でのなす角をそれぞれθm、前記各テーパー部の上
    端の遮光層から層間絶縁膜界面までの高さをそれぞれZ
    m、層間絶縁膜の厚さをy、前記採光窓の幅をa、前記
    フォトダイオードと遮光層とのオーバーラップ長をb、
    パッシベーション膜の屈折率をn1 、前記層間絶縁膜の
    屈折率をn2 とすると、 a≧Zm(tan(180°−2θm)−cotθm) …(10) b≧y・tan〔sin~1{(n1・sin(180°−2・θm))/n2}〕 …(11) n1・sin(180°−2・θm)<n2 …(12) の(10)〜(12)式を同時に満たすように設定した
    ことを特徴とする光電変換装置。
  8. 【請求項8】 LSI工程を用いてフォトダイオードを
    形成し、このフォトダイオード間で層間絶縁膜の成膜及
    びメタル配線の工程を繰り返して行い、前記層間絶縁膜
    の上部に遮光層を成膜し、この遮光層の上部に垂直形状
    若しくはテーパー形状に形成されたレジストパターンを
    マスクし、このレジストパターンをかぶせた状態でエッ
    チングを行い前記遮光層の端面に垂直形状若しくはテー
    パー形状の採光窓を形成し、この採光窓の形成された前
    記遮光層の上部にパッシベーション膜を成膜したことを
    特徴とする光電変換装置の作製方法。
JP4257929A 1992-09-28 1992-09-28 光電変換装置及びその作製方法 Pending JPH06112513A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4257929A JPH06112513A (ja) 1992-09-28 1992-09-28 光電変換装置及びその作製方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4257929A JPH06112513A (ja) 1992-09-28 1992-09-28 光電変換装置及びその作製方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06112513A true JPH06112513A (ja) 1994-04-22

Family

ID=17313161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4257929A Pending JPH06112513A (ja) 1992-09-28 1992-09-28 光電変換装置及びその作製方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06112513A (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001267544A (ja) * 2000-03-21 2001-09-28 Sharp Corp 固体撮像装置およびその製造方法
WO2004055898A1 (ja) * 2002-12-13 2004-07-01 Sony Corporation 固体撮像素子およびその製造方法
JP2006310825A (ja) * 2005-03-30 2006-11-09 Fuji Photo Film Co Ltd 固体撮像素子およびその製造方法
JP2008103757A (ja) * 2002-12-25 2008-05-01 Sony Corp 固体撮像素子およびその製造方法
JP2009099680A (ja) * 2007-10-15 2009-05-07 Panasonic Corp 光学デバイスおよびその製造方法
JP2009188084A (ja) * 2008-02-05 2009-08-20 Nissan Motor Co Ltd 半導体装置
CN105580138A (zh) * 2014-08-29 2016-05-11 索尼公司 固态成像装置和电子设备
JP2018006652A (ja) * 2016-07-06 2018-01-11 キヤノン株式会社 光電変換装置、撮像システム、移動体、および、光電変換装置の製造方法
JP2019091817A (ja) * 2017-11-15 2019-06-13 シャープ株式会社 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法
WO2023149284A1 (ja) * 2022-02-01 2023-08-10 浜松ホトニクス株式会社 光検出器

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001267544A (ja) * 2000-03-21 2001-09-28 Sharp Corp 固体撮像装置およびその製造方法
US7842986B2 (en) 2002-12-13 2010-11-30 Sony Corporation Solid-state imaging device and method for fabricating the same related application data
WO2004055898A1 (ja) * 2002-12-13 2004-07-01 Sony Corporation 固体撮像素子およびその製造方法
US7442973B2 (en) 2002-12-13 2008-10-28 Sony Corporation Solid-state imaging device and production method therefor
JP2008103757A (ja) * 2002-12-25 2008-05-01 Sony Corp 固体撮像素子およびその製造方法
JP2006310825A (ja) * 2005-03-30 2006-11-09 Fuji Photo Film Co Ltd 固体撮像素子およびその製造方法
JP2009099680A (ja) * 2007-10-15 2009-05-07 Panasonic Corp 光学デバイスおよびその製造方法
JP2009188084A (ja) * 2008-02-05 2009-08-20 Nissan Motor Co Ltd 半導体装置
CN105580138A (zh) * 2014-08-29 2016-05-11 索尼公司 固态成像装置和电子设备
JP2018006652A (ja) * 2016-07-06 2018-01-11 キヤノン株式会社 光電変換装置、撮像システム、移動体、および、光電変換装置の製造方法
US10403667B2 (en) 2016-07-06 2019-09-03 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion device and manufacturing method of the same having waveguide inclined side face with improved sensitivity by increasing reflection rate of light reaching side face near incident face or entrance face of waveguide
JP2019091817A (ja) * 2017-11-15 2019-06-13 シャープ株式会社 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法
WO2023149284A1 (ja) * 2022-02-01 2023-08-10 浜松ホトニクス株式会社 光検出器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100246059B1 (ko) 고체촬상장치
TWI410129B (zh) 固態攝影裝置以及其設計方法
TWI238525B (en) Solid-state imaging device, solid-state imaging apparatus and methods for manufacturing the same
US7859587B2 (en) Solid-state image pickup device
US7459733B2 (en) Optical enhancement of integrated circuit photodetectors
JP5521302B2 (ja) 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP3824469B2 (ja) 固体撮像装置、及びその製造方法
US20090189055A1 (en) Image sensor and fabrication method thereof
US9627427B2 (en) Solid-state image sensor and image capturing apparatus using the same
JPH06112513A (ja) 光電変換装置及びその作製方法
JP2006120845A (ja) 光電変換装置およびその製造方法
JP2005158940A (ja) 光電変換装置及び撮像システム
CN1770463A (zh) Cmos图像传感器及其制造方法
JPH05110049A (ja) 赤外線固体撮像素子及びその製造方法
JP2002359363A (ja) 固体撮像装置およびその製造方法
JPH04199874A (ja) 固体撮像装置
WO2007097062A1 (ja) 固体撮像装置
JP2008251985A (ja) 固体撮像装置
US7295736B2 (en) Image pickup device
CN207558795U (zh) 前照式图像传感器
KR100784725B1 (ko) 반사방지막이 형성된 이미지센서와 그 제조 방법
JPH1140789A (ja) 固体撮像装置とその製造方法
JPS6149467A (ja) 固体撮像装置
KR100729745B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법
JPS6212172A (ja) 受光素子